質(zhì)量傳輸ppt課件

1、第三篇 質(zhì)量傳輸.緒 論 物質(zhì)從體系的某一部分遷移到另一部分的景象稱為質(zhì)量傳輸，簡稱傳質(zhì)。 研討對象：物質(zhì)的分子、原子的遷移，而不研討物質(zhì)微團、顆料甚至更大體積物質(zhì)在空間的挪動。 研討目的：傳質(zhì)過程中濃度場特征的變化及與此相關(guān)的問題，不研討分子、原子的運動方式。.金屬熱態(tài)成形過程中的質(zhì)量傳輸景象 均一形狀相體系中不同空間 不同形狀相間的組分濃度或化學(xué)位差別 流體的宏觀流動將物質(zhì)從一處遷移到另一處 溶質(zhì)再分配 分散退火 浸透 釬焊. 質(zhì)量傳輸常受動量傳輸和熱量傳輸影響 砂型、砂芯加熱枯燥時，水分子的遷移就受型、芯外表傳熱，爐氣運動要素的影響。 研討質(zhì)量傳輸問題時，必需掌握熱量傳輸、動量傳輸?shù)闹R

2、，進展綜合性的運用。.本篇內(nèi)容包括： 質(zhì)量傳輸?shù)娜N根本方式 .11.2 菲克第一定律11.1 質(zhì)量傳輸方式、濃度與物質(zhì)流11.3 菲克第二定律11.4 固體中的分散與分散系數(shù)11.5 流體和多孔介質(zhì)中的分散與分散系數(shù)本章內(nèi)容包括.本次課主要講授：要求掌握： 1、分散傳質(zhì)、對流傳質(zhì)和相間傳質(zhì)的根本含義； 2、幾種不同的濃度表示方式 ； 3、菲克第一、第二定律的表達式及言語描畫 。11.2 菲克第一定律11.1 質(zhì)量傳輸方式、濃度與物質(zhì)流11.3 菲克第二定律11.4 影響分散的要素.本章主要引見傳質(zhì)研討中的根本概念、重要術(shù)語和根底定律。 物質(zhì)的分子或原子在空間的遷移方式根本有三種分散傳質(zhì)對流傳

3、質(zhì)相間傳質(zhì).分散傳質(zhì) 由于體系中某組分存在分布不均的濃度差而引起的質(zhì)量傳輸稱為分散傳質(zhì)。 在絕對零度以上，物質(zhì)的分子或原子總處于不規(guī)那么的熱運動形狀，此時不僅發(fā)生能量交換，物質(zhì)的分子或原子也能夠遷移。 當(dāng)體系中某一組元的濃度分布不均時，由高濃度區(qū)遷出的該組元分子或原子數(shù)目將比由低濃度區(qū)遷進的分子或原子數(shù)目多，使兩區(qū)的濃度差減弱，出現(xiàn)了質(zhì)量傳輸。.對流傳質(zhì) 在流體中，由于流體宏觀流動引起物質(zhì)從一處遷移到另一處的景象稱為對流傳質(zhì)。 對流傳質(zhì)過程中，既存在流體主運動引起的傳質(zhì)，也會出現(xiàn)流體中某組元濃度場引起的分散傳質(zhì)。 對流傳質(zhì)與流體的流動形狀、流體動量傳輸親密相關(guān)，其機理與對流換熱類似。 .相間傳

4、質(zhì) 相間傳質(zhì)既有分子或原子的分散傳質(zhì)，又有流體中的對流傳質(zhì)。 相間傳質(zhì)是經(jīng)過不同相的相界面進展多種傳質(zhì)過程的綜合。 鋼件滲氮熱處置時是經(jīng)過氣、固界面進展的 在相界面上有時發(fā)生集聚形狀的變化或化學(xué)反響，相界面兩邊介質(zhì)的性質(zhì)和運動形狀等都對相間傳質(zhì)有影響。.各種濃度表示法和定義 . 單位時間內(nèi)經(jīng)過單位截面的物質(zhì) i 組分摩爾數(shù)稱為i組分的摩爾傳質(zhì)通量 J i ； 單位時間經(jīng)過單位截面的i組元的質(zhì)量稱為 i 組元的質(zhì)量傳質(zhì)通量 j i 。 . 如下圖，設(shè)有一根固溶體合金棒，在沿其長度方向 x 存在著濃度梯度。 經(jīng)高溫加熱假設(shè)干時間后，因溶質(zhì)原子的遷移而逐漸到達成分均勻。 雖然固體金屬中單個原子的運動

5、是無規(guī)那么的，但從大量溶質(zhì)原子的統(tǒng)計來看顯然有更多的原子是自濃度高的一邊移向濃度低的另一邊分散，即存在著溶質(zhì)原子的分散流。 11.2 菲克第一定律 . A. Fick 指出：在單位時間內(nèi)經(jīng)過垂直于分散方向的單位截面積的分散物質(zhì)流量(稱為分散通量 J )與該截面處的濃度梯度呈正比。這個規(guī)律稱為菲克第一定律或分散第一定律。 設(shè)分散是沿著 x 軸方向進展的，即濃度梯度為d C / d x， 那么菲克第一定律可寫成方程式 ：D m2 / sJ kg / s . m2 .用化學(xué)位表示的菲克第一定律： . 求出的是瞬時物質(zhì)通量，但傳質(zhì)過程會引起體系內(nèi)濃度梯度隨時間發(fā)生變化，即出現(xiàn)了濃度場。 濃度場隨時間發(fā)

6、生變化的分散傳質(zhì)形狀稱為不穩(wěn)定(或非穩(wěn)態(tài))分散傳質(zhì)。 對于不穩(wěn)定分散傳質(zhì)，并且分散過程無化學(xué)反響，可根據(jù)質(zhì)量守恒定律，經(jīng)過對體系中微元體列出質(zhì)量平衡式，就可獲得濃度場的微分方程，得出菲克第二定律。.11.3 菲克第二定律 .為簡化問題的研討，這里只討論在x軸方向上的一維分散問題。 如下圖，單位時間內(nèi)分散輸入和輸出微元體xyz的摩爾濃度的差值為： 同除xyz.11.4 固體中的分散與分散系數(shù)P 258 11.4.5. 由分散第一定律可以看出，單位時間內(nèi)分散通量的大小分散速度的快慢取決于分散系數(shù) D 和濃度梯度。 因此在一定的條件下，分散的快慢主要取決于分散系數(shù) D。R=8.314J/Kmol分散

7、系數(shù)與溫度和分散激活能等有關(guān)，可用Arrhenius公式表示：. 溫度是影響分散系數(shù)的最主要要素。溫度越高，原子的能量越大，越易發(fā)生遷移，分散系數(shù)越大。 碳在-Fe 中分散時，D 0 =2.010-5 m2 / s，Q=140103 J / mol。 R=8.314J/Kmol，試計算在927和1027 時的碳的分散系數(shù)，并闡明溫度對分散的影響。根據(jù)Arrhenius公式：. 可見，溫度從927提高到1027，就使分散系數(shù)添加3倍，即滲碳速度添加了3倍。.FCC 致密度 74%BCC 致密度 68%HCP 致密度 74%.研討生入學(xué)試題選.北科大考研試題2002五、寫出菲克第一定律的表達式，并闡明其意義。簡述影響分散的要素。10分.五、簡述菲克第一、二定律